Для световодов неразрушающий контроль проводится в два .этапа: оценка размера крупных дефектов и нахождение мест их расположения (в процессе вытяжки); сортировка готовых изделий по обнаруженным максимальным дефектам.

При серийном производстве в основном используют разрушающие методы контроля с помощью коротких образцов .или 100%-ную проверку строительных длин.

Исследование небольших по длине световодов дает информа-цию о малых микротрещинах, концем грация которых велика. Эти трещины не являются причиной разрушения образцов большой длины, и поэтому полученная информация о поведении коротких длин не может быть использована при рассмотрении длинных.

Исследования коротких образцов (0,5-2 м) с помощью разрывной машины позволяет оценить влияние на прочность световодов технологии, конструкции, а также воздействия внешней среды.

Нарушение целостности световода при изготовлении и эксплуатации кабеля происходит из-за самого крупного дефекта на его длине. Поэтому необходимо испытать на разрыв всю длину световода. На практике проводят перемотку световодов с одной катушки на другую под небольшим натяжением (не более 5 Н), действующим на ограниченном участке световода в течение I-2 с.

Увеличение прочности ОВ возможно путем разработки оптимального технологического процесса, например, выбора режима огневой полировки и травления исходных заготовок, использования для вытяжки стерильного источника нагрева (лазеров, печи с чистой атмосферой); исключающего попадание V на поверхность световода Мо, Са, Fe, Ti и пр. Нанесение в процессе вытяжки защитного покрытия соответствующей толщины позволяют повысить прочность ОВ из синтетического особо чистого кварцевого стекла до 5-6 ГПа. На прочность световода влияет чистота помещения, влажность воздуха и т. д. При выдержке световода в ненапряженном состоянии во влажной среде характер влияния влаги на механическую прочность волокон изменяется. При этом возможно даже упрочнение волокон благодаря сглаживанию вершин трещин в результате водной коррозии.

Рациональный выбор конструкции ОВ позволяет управлять скоростями коррозионного и термофлуктуационного процессов разрушения. Например, создание остаточного термоупругого сжатия даже при наличии крупных дефектов позволит обеспечить достаточно большой Т. Этого можно достичь путем подбора стекол с нужными характеристиками для сердцевины и оптической оболочки.

На постоянство коэффициента затухания во времени значительное влияние оказывает водород, проникающий внутрь

кварцевого световода. Один из механизмов этого явления состоит в следующем. Под воздействием воды в кабеле происходит электрохимическая коррозия металлических элементов, в результате которой образуется повыщенная концентрация водорода. Водород в кабеле и в ОВ может образовываться из-за деструкции полимерных оболочек ОВ и ОК. При этом количество образовавшегося водорода в единицу времени значительно меньше, чем при протекании электрохимических реакций внутри кабеля. Водород вступает в химическое взаимодействие с дефектами структуры стекла, образуя группы Si-ОН, Ge-ОН и Р-ОН, что ведет к постепенному необратимому возрастанию затухания в некоторых областях длин волн.

Для кварцевых стекол, имеющих добавку Р2О5 в количестве 3% (мол.), наблюдается особо сильное возрастание потерь на длин«> волны 1,54 мкм из-за возникновения связи Р-ОН. Кварцевое волокно с содержанием легирующей добавки Р2О5 в количестве 0,2% и кварцевое стекло, легированное германием, показали хорошую стойкость к воздействию Нг.

При оценке надежности элементов, входяпщх в состав ОК, используют методы, основанные на определении изменения химической или физической структуры, прочности, диэлектрических или других свойств полимерных материалов, из которых эти элементы выполнены. Известно, что в основе процесса старения полимеров, как правило, лежит одна элементарная химическая реакция, зависимость скорости которой от температуры описывается уравнением Аррениуса, а зависимость скорости от механических напряжений-уравнением Журкова.

Для прогнозирования физико-механических свойств материалов в условиях длительного хранения или эксплуатации полимеры обычно подвергают воздействию различных температур. По полученным данным рассчитывают постоянные скорости процесса, а затем показатели материала при различных температурах и времени. По другому способу свойства полимеров в процессе старения при постоянной температуре оценивают путем экстраполяции данных кратковременных испытаний на более длительное время.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Пример расчета одномодового ОК связи

Исходные данные: сердцевина 2о=10 мкм; оболочка 2fe = 125 мкм; показатели преломления: щ - \,5\; П2 = \,5; длина волны Я =1,55 мкм; длина волны /=30 км; ширина спектральной линии лазера 2 нм.

Расчет осуществляется следующим образом: 1) относительное значение показателей преломления:

Й1-Й2 1,51-1,5 Tlx U51

2) числовая апертура

iV=vw?-wl=yi,51-l,52 = 0,263;

3) нормированная частота 2па г-о-7 2-3,14-510-

; v=-v=-;yi:5r=

4) критическая частота (для одномодовой передачи коэффициент Р„„=2,40)

/о=-ф=---/" 9.2-10- Гц;

ndnl-nl 3,14-10-10-71,51-1,5

5) критическая длина волны

„=J 713,14-10-10- мкм;

РпшПх 2,405-1.51

6) потери энергии на поглощение

«.=8.69.10-;;.;:Г°8,69.103=0,53 дБ/км; л 1,55 • 10

7) потери на расссеяние

ap=Ap/X,*=l,3/l,55* = 0,224 дБ/км;

8) общие потери

о=ап + ар = 0,53 +0,224= 0,754 дБ/км;

9) потери в инфракрасном диапазоне (при Я=2 мкм)

«™=С™е-"=0,9е-<"-«-«">/Р-«"=0,6 дБ/км;

10) волноводная дисперсия (см. рис. 2.28)

т =ДШ (Я) = 2 • 30 • 3 • 10 - = 180 ПС / (км • нм);

11) материа-чьная дисперсия (рис. 2.28)

т„ат = АХ,Ш(Х,) = 2-30(-20 10-")=-1200 псДкмнм);

12) результирующая дисперсия

Тре, = т„-<-т„„= 180-1200= -1020 пс/(км-нм);

13) пропускная способность

AF=1/T= 1/1020 10-1=980 МГц;

14) границы изменения фазовой скорости:

с/й1 = 3-10/1,51 = 198000 км/с; с/й2 = 3-101,5 = 200000 км/с;

15) границы изменения волнового сопротивления:

Zo/wi = 376,7/1,51 =249,47 Ом; Zo/w2 = 376,7/l,5=251,I3 Ом. 249